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Lo sapevi che?

In questa sezione del sito trovate la spiegazione dei più comuni termini usati normalmente quando si parla di dieta e attività fisica nelle persone con e senza diabete. Se avete bisogno di qualsiasi altro chiarimento, scriveteci e il GLOSSARIO sarà arricchito.

DIETA L’alimentazione e la nutrizione sono processi che si realizzano con l’assunzione degli alimenti e l’insieme dei processi di digestione (che trasformano gli alimenti composti in principi nutritivi e quindi in nutrienti), assorbimento e metabolismo che ne conseguono. Grazie a questi eventi, l’organismo ricava energia (necessaria per lo svolgimento di qualsiasi lavoro svolto dal nostro organismo), costruisce tessuti, li ripara e ne reintegra le perdite, e regola le funzioni di tutte le strutture vitali.  Il termine “dieta” (comunemente associato a un ben definito schema alimentare, solitamente restrittivo e imposto per raggiungere l’obiettivo di perdere peso), equivale a “regime alimentare” e indica semplicemente il “modo di mangiare” di un individuo; rappresenta pertanto un aspetto essenziale dello stile di vita di ognuno di noi. In definitiva, il termine “dieta”, usato nella comune accezione di alimentazione ridotta in calorie e mirata al calo di peso, etimologicamente identifica lo stile di vita, l’insieme degli alimenti abitualmente assunti e le modalità con cui si realizza questo processo.

CARBOIDRATI (O ZUCCHERI) E  GLUCOSIO I carboidrati o zuccheri sono principi nutritivi introdotti dall’uomo con la dieta sottoforma di SACCAROSIO (il classico zucchero da cucina), LATTOSIO (lo zucchero del latte) e l’AMIDO (presente nei farinacei, in particolare negli amidi). Il nutriente terminale derivante dalla digestione di questi, è il GLUCOSIO. I carboidrati (o zuccheri) sono distinti in SEMPLICI (saccarosio e lattosio) e COMPLESSI (amido) in base alla facilità di digestione e assorbimento. I carboidrati semplici sono rapidamente digeriti e assorbiti mentre i carboidrati complessi richiedono tempi di digestione e assorbimento più lunghi. Il glucosio è il substrato energetico utilizzato dai tessuti periferici; alcuni organi, quali il sistema nervoso centrale, la retina, i globuli rossi e gli epatociti (cellule del fegato) utilizzano esclusivamente questo substrato energetico per sopravvivere, mentre altri organi, come il muscolo scheletrico, sono in grado di utilizzare diversi substrati energetici. Il glucosio può essere depositato nel muscolo e nel fegato, come scorta di energia, sottoforma di glicogeno; questo rappresenta la prima fonte di energia utilizzata durante l’esercizio fisico.

LIPIDI E ACIDI GRASSI I grassi introdotti con la dieta sono costituiti principalmente dai TRIGLICERIDI; questi si ritrovano in tutte le sostanze grasse propriamente dette (oli, burro, margarina, strutto) ma anche in tanti altri alimenti, sottoforma di grassi invisibili. Dalla loro digestione si ottengono nutrienti detti ACIDI GRASSI, il substrato energetico a più alto rendimento, utilizzato come principale fonte di energia dal muscolo del cuore e come substrato energetico, ma non esclusivo, dal muscolo.

PROTEINE E AMMINOACIDI Le proteine sono elementi essenziali per la crescita e la riparazione, il buon funzionamento e la struttura di tutte le cellule viventi;  vengono definite “i mattoni del nostro organismo” perché qualsiasi tessuto, organo e struttura del nostro corpo è costituito di proteine. La proteina è una molecola complessa normalmente costituita da diverse subunità, definite amminoacidi, legate fra di loro. Le proteine introdotte con la dieta possono essere di  origine animale (proteine della carne, pesce, latte e formaggi, uova, affettati), di alto valore biologico e di origine vegetale (legumi, soia, cereali), di più basso valore biologico. 

DISPENDIO ENERGETICO Il Dispendio Energetico (DE) di un individuo identifica il suo consumo di calorie nelle 24 ore; esso è determinato da tre componenti: il METABOLISMO BASALE  MB (definito anche Resting Energy Expenditure REE) che rappresenta il 70% del DE, la TERMOGENESI e l’ATTIVITA’ FISICA, che insieme rappresentano il 30% del DE. I fattori che influenzano il dispendio energetico nell’uomo e nella donna sono: età, sesso, razza, massa corporea, attività fisica, temperatura corporea e l’introduzione di cibo.

Il dispendio energetico basale o a riposo (REE o MB), rappresenta la quantità di calorie richieste dall’organismo per mantenere le funzioni fisiologiche vitali (circolazione sanguigna, respirazione, attività nervosa, attività metabolica, attività ghiandolare e mantenimento della temperatura corporea); è definito dalla quantità di energia impiegata in condizioni di neutralità termica, nel soggetto sveglio, ma in condizioni di totale rilassamento fisico e psichico. La maggior parte di questo dispendio calorico dipende dagli organi vitali (fegato, cervello, cuore e reni) che contribuiscono per circa il 60% alla spesa energetica, pur rappresentando solo il 6% del peso corporeo. La muscolatura scheletrica invece, che rappresenta più del 40% del peso corporeo, contribuisce solo per il 16% alla spesa energetica totale. La spesa energetica basale è massima alla nascita (53 Kcal a 1 anno) e decresce fino a valori minimi dopo i 70 anni (31 Kcal a 75 anni). A parità di età, altezza e peso, l’ REE è minore nella donna rispetto agli uomini. Questa differenza inizia all’età di 3 anni e aumenta rapidamente alla pubertà, alla quale corrisponde aumento della muscolatura scheletrica nei maschi e di cellule adipose nelle femmine.

L’REE può essere misurato con metodi diretti (calorimetria diretta o indiretta e SenseWear ArmBand SWAM) o indiretti (equazioni predittive).Il termine calorimetria significa letteralmente misura del calore come effetto di reazioni biochimiche che avvengono all’interno dell’organismo. La calorimetria diretta (camera calorimetrica) permette di valutare la spesa energetica a partire dalla misurazione della dispersione di calore di un soggetto posto all’interno di una stanza adeguatamente attrezzata. Purtroppo gli alti costi e la limitata disponibilità, ne limitano notevolmente l’impiego che è generalmente confinato alla convalida di altre metodiche. La calorimetria indiretta (calorimetro) è la metodica che consente di valutare la spesa energetica attraverso la misurazione delle variazioni di concentrazione di ossigeno e anidride carbonica nei gas respiratori e di calcolare inoltre l’ossidazione dei substrati energetici (glucidi, lipidi, protidi). Il SWAM è un monitor multisensore che misura Parametri fisiologici corporei (come la temperatura corporea e il calore dissipato) e permette di calcolare con precisione il dispendio energetico a riposo, attivo e totale.

L’REE può essere anche stimato attraverso l’utilizzo di numerose formule predittive (vedi tabella), variabili in funzione della tipologia di soggetti presi in esame (sesso, età, peso, altezza…).

Queste formule sono normalmente utilizzate nella pratica clinica per quantificare la restrizione calorica necessaria per realizzare un calo ponderale significativo, ma presentano grossi      LIMITI: spesso, sovra o sottostimano, non sono adeguatamente validate, hanno scarso valore predittivo nel singolo soggetto (PESO-MASSA MAGRA) e sono frequentemente oggetto di interpretazione errata. In particolare la formula di Harris –Benedict, che è la più usata nella pratica clinica, presenta un errore di sovrastima sistematico del 5-15% ed è stata calcolata sulla base dei dati di una popolazione di riferimento dei primi anni del ’900 (meno sedentaria, con un’alimentazione ipolipidica e di etnia diversa, rispetto alla nostra), che presentava condizioni di normopeso.
E per questo motivo, nei pazienti obesi (anche con grave obesità), è preferibile usare l’equazione di Mifflin, che presenta una maggiore attendibilità se confrontata con calorimetria indiretta (valori corrispondenti nel 78% vs 65% se utilizziamo Harris Benedict).

L’entità della spesa energetica necessaria per la termogenesi è definita dall’alimentazione, dalla temperatura e dallo stress. La spesa energetica aumenta dopo un pasto e questo incremento può essere considerato come il lavoro richiesto per la digestione, l’assorbimento e il metabolismo dei nutrienti o lavoro di digestione SDA (Specific Dinamic Action) o DIT (Diet-inducet Thermogenesis). Anche la temperatura corporea può influenzare il dispendio energetico; un aumento della temperatura dovuta a febbre, provoca un incremento della richiesta di ossigeno (per esempio un aumento di temperatura di 1°C provoca un aumento del BMR del 13%), mentre al contrario, in caso di ipotermia, si riduce la richiesta di ossigeno e si ha la diminuizione dell’RE.

Infine, una quota (molto) variabile della spesa energetica è data dall’attivita’ fisica (AEE Activity Energy Expenditure) ed intellettuale. Piu’ l’attivita’ fisica ed intellettuale è intensa, tanto maggiore sarà il consumo calorico.

ATTIVITA’ ED ESERCIZIO FISICO Il termine attività fisica, come definizione enciclopedica, identifica tutti i movimenti e qualsiasi forza esercitata dai muscoli scheletrici del corpo, che comportano una spesa energetica. Schematicamente si può distinguere un'attività fisica non programmata e un'attività fisica programmata. La prima comprende attività quotidiane normalmente svolte (le faccende domestiche, la spesa, il lavoro, etc…) ed è l’”attività fisica” propriamente detta. L’Attività fisica programmata comprende invece l’ESERCIZIO FISICO (attività motoria strutturata e finalizzata con movimenti corporei ripetuti per migliorare lo stato di forma fisica) e lo SPORT (attività fisica che comporta situazioni di competizione strutturate e sottoposte a regole).

MET  Il termine MET  deriva da “Metabolic Equivalent”; è un' unità di equivalente metabolico e viene utilizzato per stimare il costo metabolico di una attività fisica secondo la relazione: 1 MET=3.5 ml di ossigeno consumato per Kg di peso corporeo al minuto. Esso viene usato come un multiplo del consumo energetico in condizioni basali, cioè il valore di 1 MET corrispone al metabolismo energetico in condizioni di riposo.

Il MET può essere usato per esprimere il COSTO DI UN ESERCIZIO in termini di energia e ossigeno, eseguito da un determinato soggetto, conoscendo la sua massa e il livello di METs corrispondente a quell’esercizio. L’uso delle unità METs è giustificato per classificare rapidamente l’intensità di lavoro e la corrispondente richiesta energetica. 

FORMA O FITNESS CARDIORESPIRATORIA Il termine fitness deriva dall'aggettivo inglese “fit” (adatto) e viene tradotto in lingua italiana con i termini idoneità, capacità, preparazione fisica e stato di forma fisica, da non confondere con i processi biologici di adattamento. Nell’ultimo ventennio questo termine è stato adoperato sempre più frequentemente per definire lo stato di benessere fisico o la forma fisica dell’individuo. In ambito sportivo il fitness può essere inteso come Fitness specifico, cioè la capacità di svolgere un particolare compito motorio, indipendentemente dallo stato di forma fisica del soggetto; o Fitness generale, quando viene identificato con lo stato generale di salute, forma fisica e benessere dell’organismo.

La fitness cardiorespiratoria indica la capacità dei sistemi cardiovascolare e respiratorio di fornire ossigeno durante attività fisica prolungata. Il gold standard di misurazione è il test per la massima utilizzazione di ossigeno (VO2max), valutabile con calorimetria indiretta o stimabile con tests fisici dedicati.

POTENZA AEROBICA e VO2 MAX La massima potenza aerobica  indica la massima quantità di ossigeno che può essere utilizzata nell'unità di tempo da un individuo, nel corso di una attività fisica coinvolgente grandi gruppi muscolari, di intensità progressivamente crescente e protratta fino all'esaurimento. In genere viene espressa come VO2Max: il volume massimo di ossigeno che un essere umano può consumare nell’unità di tempo per la contrazione muscolare, e può costituire una misura globale ed integrata della massima intensità di esercizio che un soggetto può tollerare per periodi di tempo abbastanza lunghi. Il valore di VO2 max é espresso più correttamente in ml/kg/min (millilitri per kg di peso corporeo al minuto); nelle femmine è inferiore rispetto ai maschi di circa il 20% (Popolazione femminile media, da 20 a 29 anni: 35-43 ml/kg/min,  Popolazione maschile media, da 20 a 29 anni: 44-51 ml/kg/min). Il VO2 max è una caratteristica genetica; con l'allenamento il suo valore può essere incrementato dal 10% al 25%.

La determinazione diretta della potenza aerobica richiede apparecchiature costose e personale addestrato (si usano protocolli di lavoro massimali a carico crescente fino all’esaurimento del soggetto; questi sono utilizzati in medicina dello sport). Per questo motivo sono stati sviluppati test indiretti, meno costosi, più rapidi e più semplici da realizzare, alcuni dei quali possono essere eseguiti in maniera autonoma e sono in grado di predire indicativamente il VO2max di un soggetto. I metodi indiretti di valutazione prevedono l’uso di protocolli di lavoro submassimali (cioè che non prevedono “l’esaurimento” del soggetto), a carico crescente, fino al raggiungimento della percentuale di FC max stabilita. Le metodiche indirette più comunemente utilizzate, prevedono l’uso di macchine cardiofitness (generalmente cyclette o tapis roulant) e sfruttano la correlazione tra il VO2max e la FCmax, ovvero la massima (max) frequenza cardiaca (FC), per definire il VO2max. La correlazione lineare oramai accettata è la seguente:

I più comuni test eseguibili autonomamente, per stimare il VO2max sono:

Il Test di Cooper predice il VO2max in base al tempo impiegato da un individuo, per compiere una determinata distanza (la sua validità è accertata per valori di VO2max compresi tra 29 e 60 ml/min/kg). Questo test prevede di percorrere la più grande distanza possibile in 12 minuti (dopo aver effettuato il riscaldamento) per poi calcolare la VO2 max (VO2max (ml*kg-1*min-1)= 35.97 * (miglia corse) – 11.29 oppure VO2 max in ml/min/kg= (Distanza percorsa in metri - 504.9) / 44.73 ). Esiste anche una variante semplificata del  test di Cooper (Test di Bell e Margarina) per cui è necessario percorrere la maggior distanza possibile in un tempo prestabilito (dopo aver effettuato il riscaldamento). Per un tempo superiore ai 10 minuti la VO2max è = (distanza in metri + (30 x tempo in minuti)) / (5 x tempo in minuti). Per un tempo inferiore ai 10 minuti  la VO2max = [(distanza in metri + (30 x tempo in minuti)) / ((5 x tempo in minuti) + 5 )]

Il Test di cammino è un test sottomassimale da campo, attendibile, validato e ripetibile, adatto a soggetti normalmente attivi di età compresa fra i 20 e i 65 anni che non presentano disabilità o patologie tali da impedire o limitare il cammino veloce e/o che non assumono farmaci che alterano la normale risposta della frequenza cardiaca all'esercizio (adatto anche a soggetti sovrappeso che rispondono agli stessi criteri). Prevede 2 Km di cammino (percorso pianeggiante di 2 Km), con l’uso di un Cardiofrequenzimetro (facoltativo) e un Cronometro, dopo una fase di riscaldamento (alcuni minuti di cammino a velocità moderata seguiti da 100-200 metri percorsi a velocità sostenuta per adattarsi al passo che si dovrà mantenere durante l'esecuzione della prova. Riposo per alcuni minuti prima di eseguire il test). L’esecuzione del test prevede che il soggetto deve camminare a passo costante e alla massima velocità di cammino sostenibile in assenza di segni di malessere fisico: "Cammina il più veloce che puoi, ma non mettere a rischio la tua salute". La velocità di cammino corrispondente all'80 % della frequenza cardiaca massima teorica consente la maggior precisione del calcolo predittivo del VO2max . Il Valore del VO2 max è ottenuto attraverso un'equazione predittiva sesso specifica:

CALCOLO INDIRETTO DEL VO2max:

Uomini: VO2max (ml/Kg/min) 184,9 – 4,65(tempo) – 0.22(FC) – 0,26(età) – 1,05(BMI)

Donne: VO2max (ml/Kg/min) 116,2 – 2,98(tempo) – 0,11(FC) – 0,14(età) – 0,39(BMI)

E’ buona norma eseguire il test solo in adeguate condizioni atmosferiche (temperatura mite, assenza di pioggia o vento)  e prepararsi adeguatamente all'esecuzione del test (no cibo e/o fumo nelle 2-3 ore precedenti; no sforzi fisici il giorno del test e il giorno precedente, no alcolici il giorno del test e il giorno precedente, abiti comodi e scarpe adatte al cammino).

Test al Cicloergometro Con la disponibilità di un Cicloergometro (dopo aver sistemato altezza della sella e del manubrio), stabilendo una velocità di pedalata 50 RPM e con carico iniziale a 150, 100 o 75 W (per i molto, abbastanza e poco allenati rispettivamente), viene calcolato il VO2 max, secondo nomogrammi e formule disponibili.

ESERCIZIO FISICO AEROBICO Indica un’attività costituita da movimenti ritmici, continui e ripetuti, di grossi fasci muscolari, per almeno 10 minuti. Se eseguito con frequenza ed intensità adeguate migliora la VO2max.

ESERCIZIO FISICO ANAEROBICO Indica un’attività muscolare intensa di breve durata (inferiore al minuto) che utilizza le fibre bianche a rapida contrazione. Non richiede l’ossidazione dei substrati e produce incremento della lattacidemia.

ESERCIZIO FISICO MODERATO È quello eseguito ad intensità  comprese tra il 40-70% della VO2max.

Diversi sono gli effetti endocrino-metabolici dell’esercizio fisico moderato rispetto a quello intenso.

Durante l’esercizio fisico di intensità moderata si verifica una progressiva riduzione della secrezione insulinica associata ad un aumento della secrezione degli ormoni controregolatori: glucagone, catecolamine, cortisolo e GH. Queste variazioni ormonali sono finalizzate ad incrementare di circa due volte la produzione endogena di glucosio e  sino a dieci volte il basale dell’ossidazione lipidica. L’aumentata disponibilità di NEFA (acidi grassi liberi) è dovuta ad un incremento della lipolisi, anche dei trigliceridi intramuscolari, e ad una riduzione della re-esterificazione. L’attivazione della lipolisi nel tessuto adiposo è indotta dal decremento dell’insulina e dall’aumento delle catecolamine. Ad una intensità fino al 50-60% della VO2max si ossida una miscela paritaria di carboidrati e grassi per produrre ATP.

ESERCIZIO FISICO INTENSO Indica  un esercizio eseguito ad intensità  vicine alla soglia anaerobica  che nel soggetto allenato corrisponde all’80-90% della VO2max. Durante l’esercizio fisico intenso la produzione endogena di glucosio aumenta sino a 7 volte il basale (in un soggetto di 70 kg da ~ 10 a 50-70 grammi/ora). Le catecolamine aumentano sino a 15 volte il basale e sono le principali responsabili dell’incremento della produzione epatica di glucosio. Anche in soggetti normali si assiste pochi minuti dopo un esercizio fisico intenso ad un incremento della glicemia che è subito corretto da un transitorio incremento della secrezione insulinica (nel soggetto con diabete mellito di tipo 1, mancando la possibilità di incrementare naturalmente l’insulinemia si va incontro ad iperglicemia).

ESERCIZIO FISICO ISOMETRICO Il lavoro muscolare prevede il processo fisiologico della contrazione muscolare che si realizza con un aumento della tensione muscolare. Una contrazione isometrica o statica del muscolo, sviluppa tensione e porta ad un accorciamento delle fibre, ma non determina nessun movimento del braccio di leva. Il termine 'isometrico' si compone di due parole, 'iso', nel senso “stesso” e 'metrico', nel senso di “distanza”; in pratica, negli esercizi isometrici, nel processo di contrazione, l'angolo e la lunghezza del muscolo non cambiano. Anche se questi esercizi aumentano la forza (pur con la difficoltà di definire in maniera obiettiva la misura della forza), non sono adatti per le azioni dinamiche come sprint e di salto. Sono utili per ritardare l’atrofia muscolare, in campo riabilitativo (perché non causano irritazione articolare in quanto non vi è movimento dell’ articolazione); richiedono un minimo o assente equipaggiamento e sono facili da insegnare e da eseguire.  L'allenamento isometrico è più veloce e ogni parte del corpo può essere allenato in pochi secondi.

ESERCIZIO FISICO ISOTONICO  In una contrazione Isotonica la muscolatura si accorcia sviluppando una tensione variabile nel vincere una resistenza costante. Si divide in due fasi: una concentrica (o positiva) quando cioè la muscolatura si accorcia,  e una eccentrica (o negativa) quando la muscolatura resiste al carico di lavoro durante l’allungamento. La metodica isotonica è sicuramente tra le più usate nel mondo sportivo per il potenziamento muscolare. Un muscolo, se stimolato ripetutamente con opportuni sovraccarichi che eccedono il normale uso quotidiano, reagisce con un processo ipertrofico. Questo tipo di esercizio migliora la resistenza muscolare e aumenta la forza, cambiamenti obiettivamente documentabili e di cui i pazienti possono facilmente accorgersi.

La pratica dell’esercizio isotonico si avvale di macchine isotoniche e dei pesi liberi, che hanno la possibilità di esercitare qualsiasi gruppo muscolare nei tre piani dello spazio, ricreando movimenti più vicini ai gesti tecnici-sportivi e delle attività quotidiane.

IL MUSCOLO E LE FIBRE MUSCOLARI La muscolatura scheletrica rappresenta circa il 40% del peso corporeo di ciascun individuo e costituisce il  tessuto biologico deputato alla contrazione. La fibra muscolare scheletrica è una cellula polinucleata di forma allungata; è costituita da fasci di miofibrille deputate alla contrazione e al rilassamento del muscolo. A un esame microscopico si può individuare nelle fibrille diverse zone, bande chiare e bande scure che si ripetono regolarmente. Queste bande sono poi delimitate da due linee sottili, linee Z, costituite da proteine di ancoraggio. I sarcomeri (così si chiamano queste unità) sono costituiti da fasci di filamenti paralleli e alterni di due tipi: i filamenti sottili, costituiti da actina, una proteina ad alfa-elica, attorcigliati ad un filamento di una proteina regolatrice, la tropomiosina; i filamenti spessi sono invece costituiti principalmente da una proteina globulare, la miosina. La miosina è costituita da sei catene polipeptidiche, di cui due più lunghe, per la presenza di teste globulari. Ogni miofibrilla contiene, affiancati l’uno accanto all’altro, circa 1.500 filamenti di miosina e 3.000 filamenti di actina. Quando un muscolo è rilassato, i filamenti sottili e quelli spessi, sono vicini, ma non collegati, mentre durante la fase di contrazione risulteranno collegati.

Le fibre muscolari si distinguono dal punto di vista funzionale in lente (rosse) e rapide (bianche). Ogni muscolo del corpo è composto da un mosaico di fibre muscolari rapide e lente e altre con caratteristiche intermedie tra questi due estremi. Le fibre muscolari comunemente denominate fibre rosse o lente (di tipo 1), sono più piccole, innervate da fibre nervose più minute e presentano un elevato livello di capillarizzazione; sono estremamente ricche di mitocondri (gli organelli deputati alla generazione di energia) e possiedono un metabolismo prevalentemente ossidativo. Sono inoltre molto ricche di mioglobina, molecola deputata al legame e al rilascio di ossigeno e che conferisce il tipico colore alla fibra.

Al contrario, le fibre conosciute come fibre bianche o veloci (di tipo 2), sono più grandi, presentano un contenuto minore di mitocondri, ma un maggiore sviluppo del reticolo sarcoplasmatico (deputato al rilascio di ioni calcio necessari per una rapida contrazione) e ricavano energia principalmente dalla via glicolitica. Le fibre rapide si contraggono rapidamente ed intensamente ma tollerano poco la fatica; le fibre lente si contraggono lentamente e poco intensamente e tollerano maggiormente la fatica (sono dunque in grado di mantenere la contrazione per un periodo piuttosto lungo). Le fibre veloci si distinguono infine in fibre di tipo A (glico-ossidative), B e X (glicolitiche per eccellenza).

CHE COSA “BRUCIAMO” QUANDO SI FA ATTIVITA' FISICA? (Figura 1 e 2) La risposta metabolica all'esercizio fisico è indispensabile per la contrazione muscolare. L'organismo umano è dotato di un sofisticato e complesso sistema neuro-ormonale atto a garantire la disponibilità di idonei substrati energetici per il lavoro muscolare e in particolare si avvale di un sistema energetico capace di produrre energia rapidamente per sforzi fisici intensi (per le così dette reazione “fuggi o combatti”) e di sostenere lo svolgimento di attività prolungate nel tempo (che richiedono resistenza). Queste differenti esigenze (velocità e resistenza), nel corso dell’evoluzione, hanno determinato lo sviluppo di diverse tipologie di fibre muscolari: fibre muscolari di tipo I (fibre rosse o lente) che hanno un'alta capacità ossidativa e vengono utilizzate per lavori prolungati, e fibre di tipo II (fibre bianche o rapide). che hanno un'alta capacità glicolitica e vengono reclutate per azioni rapide o lavori isometrici (vedi sopra).

Entrambi i tipi di fibra, per soddisfare le proprie esigenze energetiche legate alla contrazione, utilizzano i CARBOIDRATI (glucosio plasmatico e glicogeno muscolare), le PROTEINE e i LIPIDI (acidi grassi del tessuto adiposo e trigliceridi muscolari). Attraverso tre sistemi e vie metaboliche diverse, questi principi nutritivi forniscono al muscolo un unico tipo di “benzina” l'adenosina trifosfato (ATP)

a)       Lo shuttle della fosfocreatina (PCr): che prevede come donatore di ATP la creatina muscolare e che rappresenta il maggior donatore di ATP durante i primi secondi di uno sforzo fisico intenso (ad esempio, serve ad assicurare l'energia per i primi 40-50 metri di una corsa di 100 metri in atleta elite);

b)       La glicolisi anaerobica (cioè la via metabolica più veloce del glucosio): fornisce energia all'inizio dell'esercizio fisico intenso, soprattutto quando l'elevata concentrazione plasmatica di catecolamine promuove la glicogenolisi. E’ la via metabolica per la rapida contrazione delle fibre muscolari, che permette di preservare la disponibilità di ATP per i primi 60-90 secondi di attività. In presenza di ossigeno, indispensabile per protrarre più a lungo la contrazione muscolare, questa via  acquisisce ritmi più lenti e riveste un ruolo di minor importanza per la formazione di ATP.

c)       La fosforilazione ossidativa: terza e molto efficiente via metabolica dei carboidrati, grassi e proteine. All'inizio il glicogeno intracellulare (forma di deposito muscolare del glucosio) e gli acidi grassi liberi (FFA) costituiscono il primo substrato che confluisce nella via ossidativa. Tuttavia, se l'esercizio fisico è prolungato anche l'ossidazione del glucosio circolante si rivela un'importante fonte di ATP. Il contributo degli aminoacidi e catena ramificata, o delle proteine in generale, alla produzione di ATP durante l'attività fisica è minimo (meno del 2%); tuttavia, se le scorte di glicogeno risultano severamente ridotte, tale percentuale pur aumentare fino al 10% circa. Le reazioni ossidative di questa via, avvengono all'interno dei mitocondri.

I principali fattori che determinano quale substrato energetico viene utilizzato dai muscoli durante l’esercizio sono: TIPO (continuo o intermittente), DURATA e INTENSITA’ dell’esercizio fisico, ma anche lo STATO DI ALLENAMENTO, lo stato NUTRIZIONALE (dieta) e lo stato di SALUTE del soggetto.

A riposo la maggior parte dell'energia (circa il 60%) necessaria per la muscolatura scheletrica non contratta, deriva dall'ossidazione dei lipidi.

Nell’attivita’ fisica di BASSA intensita’ (25%-30% di VO2 max) l’energia è fornita principalmente dal metabolismo lipidico con liberazione di acidi grassi dai trigliceridi del tessuto adiposo, mentre i trigliceridi intramuscolari ed il glicogeno, non contribuiscono in maniera determinante alla produzione energetica. La massima attivazione del metabolismo di acidi grassi viene raggiunta mediamente dopo 20-30 minuti dall’inizio dell’esercizio fisico;  la mobilizzazione degli acidi grassi dal tessuto adiposo, il successivo trasporto nel circolo sanguigno, l’entrata all’interno delle cellule e poi nel mitocondrio è infatti un processo piuttosto lento.

Se l’attività a bassa intensità è di breve durata, lipidi e carboidrati contribuiscono in egual misura a fornire benzina; se si protrae per almeno un’ora, per il depauperamento delle riserve di glicogeno, si ha un maggiore utilizzo di lipidi che arrivano a soddisfare l’80% della richiesta energetica. La progressiva prevalenza del metabolismo lipidico nel corso di attività fisica prolungata dipende dall’assetto ormonale che si instaura: si riduce la glicemia e l’utilizzo di glucosio da parte delle cellule (anche muscolari), mentre aumentano la liberazione e l’uso degli acidi grassi.

Durante l'attività fisica di MODERATA intensità (40-50% della VO2 max), lipidi e glucosio vengono in ugual misura ossidati dal lavoro muscolare. Col passare del tempo durante un esercizio di intensità moderata si manifesta: deplezione di glicogeno, diminuzione del livello di glucosio ematico ed aumento dei trigliceridi, aumentato catabolismo proteico per coprire il fabbisogno energetico. Il glucosio plasmatico diventa quindi la principale sorgente energetica per quanto riguarda i carboidrati ma la maggior parte di energia è fornita dai lipidi. Se l'esercizio si protrae a lungo il fegato non è più in grado di immettere in circolo glucosio sufficiente a soddisfare le richieste muscolari e la glicemia scende (addirittura di 45 mg/dl durante 90 min di esercizio strenuo). La fatica si manifesta quando c’è deplezione estrema di glicogeno nel fegato e nel muscolo indipendentemente dalla disponibilità di ossigeno a livello muscolare.

Nella transazione da riposo a lavoro SUBMASSIMALE la maggior parte dell’energia è fornita dal glicogeno muscolare analogamente a quanto avviene nel lavoro ad alta intensità; nei successivi 20 minuti il glicogeno di origine epatica e muscolare fornisce il 40-50% dell'energia mentre il resto viene garantito dai lipidi con un piccolo contributo delle proteine.

Per un esercizio fisico di ELEVATA INTENSITA’ (75-90% del VO2MAX), i carboidrati diventano la principale fonte energetica, dal momento che il flusso di FFA e la loro relativa ossidazione, sono inversamente proporzionali all'intensità dell'esercizio fisico. Il tasso di utilizzazione dei FFA scende al di sotto dei valori basali in corrispondenza di intensità sub-massimali di sforzo fisico (oltre 80%); al di sotto di questa condizione l'energia necessaria per il lavoro della muscolatura scheletrica diventa strettamente dipendente dalle riserve muscolari di glicogeno e dal glucosio plasmatici. L’attività fisica non può essere protratta per oltre 30-60 minuti anche nei soggetti allenati. Dal punto di vista fisiologico si ha liberazione di catecolamine, glucagone ed inibizione della secrezione di insulina. L'assetto ormonale che si instaura stimola la glicogenolisi epatica e muscolare. Durante questo tipo di attività il 30% della richiesta energetica è coperta dal glucosio plasmatico, mentre il rimanente 70% è coperto per la maggior parte da glicogeno muscolare (1 ora di attività porta alla deplezione del 55% delle scorte, 2 ore azzerano sia il glicogeno muscolare che quello epatico).

Figura 1. Contributo del glucosio e degli acidi grassi al consumo energetico muscolare, in base all’intensità dell’esercizio fisico svolto

Figura 2. Substrati metabolici usati durante l’esercizio fisico prolungato, in soggetti sani.